[實用新型]球輪轉向無車把自平衡自行車

有效

• 申請號: 201721286559.0
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN207417033U
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 黃用華;莊未;李凱;黃浩;鐘艷如;黃美發;匡兵;劉夫云;鐘永全
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: B62K11/00
• 分類號: B62K11/00;B62K21/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 黃瑋

本實用新型公開了一種球輪轉向無車把自平衡自行車，包括車架、前球輪轉向裝置和后車輪驅動裝置，前球輪轉向裝置包括基于前車球架設置的球輪以及驅動球輪左、右轉動的球輪驅動機構，前車球架安裝于車架前端，球輪驅動機構包括于球罩頂部設置的單排全向輪，單排全向輪穿過球罩上的開口與球輪上半球面垂直相切摩擦接觸，單排全向輪轉向薄餅電機；后車輪驅動裝置包括安裝于后車叉的叉體內的后車輪，后車叉安裝于車架后端，后車叉的叉體上設有行走薄餅電機驅動后車輪。本實用新型采取無車把結構設計，減小了車身的橫向尺寸，車身體型狹小、道路通過性好，可以在小空間范圍內實現靈活的全方位運動，在森林作業、雜技娛樂及安保巡邏等領域有廣泛應用前景。

技術領域：

本實用新型涉及自平衡自行車機器人，具體為一種球輪轉向無車把自平衡自行車。

背景技術

自行車具有結構簡單、體型小巧、快速靈活等特點，相比于四輪汽車，它可以更自由地穿梭于街頭巷尾，這種優點使其在森林作業、雜技娛樂及安保巡邏等領域有廣泛應用前景。

自平衡自行車是自行車機構和自動平衡控制技術結合的產物，目前，有代表性的自平衡自行車有Lit Motors公司所生產的C-1自平衡雙輪自行車，它的車體底部裝有兩個高速旋轉的飛輪，根據陀螺儀原理，只要按一定的規律驅動飛輪進動就可以產生陀螺力矩來保持車體的平衡。

所述的自平衡自行車體現了一定的自動平衡和承載能力。然而，現有的自行車機構均采用雙輪前、后排布且有車把的結構，這樣的設計會加大車體的轉彎半徑，也會增加車身整體的橫向寬度，而且傳統的輪式自平衡自行車由于受到驅動輪運動方式的限制，很難在小范圍內實現靈活的全方位運動。已有研究表明，這種轉彎機制存在著內輪差(前輪轉彎半徑與后輪轉彎半徑之差)，如果有障礙物在旁邊時該車進行轉彎，可能會存在由于內輪差而碰到障礙物的危險。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提出了一種運動靈活性好、路況適應能力強、車身整體橫向尺寸小的球輪轉向無車把自平衡自行車。

能夠解決上述技術問題的球輪轉向無車把自平衡自行車，其技術方案包括基于車架設置的前球輪轉向裝置和后車輪驅動裝置，其中

1、所述前球輪轉向裝置包括基于前車球架設置的球輪以及驅動球輪左、右轉動的球輪驅動機構，所述前車球架的上部安裝于車架前端，前車球架的下部為球罩，所述球罩的上部罩住球輪的上半球，球罩的下部套托在球輪下半球的上部，球罩上部與上半球之間通過在對應滾珠保持架上均布的滾珠滾動連接，球罩的下部與下半球之間通過在對應滾珠保持架上水平圓周均布的滾珠滾動連接；所述球輪驅動機構包括于球罩頂部設置的單排全向輪，所述單排全向輪穿過球罩上的開口與球輪上半球面垂直相切摩擦接觸，單排全向輪的驅動為設置在前車球架上部的轉向薄餅電機，所述轉向薄餅電機通過對應齒輪減速傳動機構連接單排全向輪的一軸端，前車球架上部還設有檢測單排全向輪轉動狀態(轉動量和轉向)的轉向編碼器。

2、所述后車輪驅動裝置包括安裝于后車叉下部左、右叉體內的后車輪，所述后車叉的上部安裝于車架后端，所述后車叉的下部叉體上設有行走薄餅電機并通過對應齒輪減速傳動機構連接后車輪的輪軸，后車叉的下部叉體上還設有檢測后車輪轉動狀態的行走編碼器。

所述前車球架的一種結構為：前車球架的上部包括由左、右的前斜桿和后斜桿構成的桿架，左、右前斜桿和后斜桿的上端均于車架前端的同一部位上固連，左、右前斜桿和后斜桿的下端固連在球罩的環架上；所述桿架內設有前車叉，所述單排全向輪安裝于前車叉下部的前、后叉體內。

進一步，所述單排全向輪安裝于前、后的支撐板和支撐桿之間，所述支撐板和支撐桿均通過彈簧減震元件安裝于前車叉的前、后叉體上；所述轉向薄餅電機及對應齒輪減速傳動機構安裝于支撐板上，所述轉向編碼器于支撐桿上與單排全向輪同軸安裝。